鹽脅迫對宇航四號朝天椒種子萌發和幼苗生長的影響

秦 娟，王勇軍，張云奉，楊俊年，胡廷章

（重慶三峽學院生命科學與工程學院，重慶404100）

鹽脅迫對宇航四號朝天椒種子萌發和幼苗生長的影響

秦 娟，王勇軍，張云奉，楊俊年，胡廷章＊

（重慶三峽學院生命科學與工程學院，重慶404100）

為耐鹽辣椒新品種的選育和合理種植提供參考，采用單因素試驗方法研究不同濃度NaCl脅迫對宇航四號朝天椒種子萌發和幼苗生長的影響。結果表明：1）低濃度（≤100mmol/L）NaCl溶液對宇航四號朝天椒種子萌發和幼苗生長具有促進作用，高濃度（≥200mmol/L）則顯著抑制種子萌發和幼苗生長。其中，100mmol/L NaCl溶液處理種子的發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數及幼苗鮮重等指標分別較CK（去離子水）提高13.67%、34.00%、30.07%、0.69和6.05mg；250mmol/L NaCl溶液處理種子的各指標分別較CK降低2.33%、60%、27.57%、1.13和22.45mg。2）處理14d后，幼苗丙二醛、可溶性糖及脯氨酸含量均有不同程度的升高，100mmol/L NaCl溶液處理幼苗的各指標較CK分別提高1.02μmol/g、7.61mg/g和7.19μg/g。在生產中，低濃度NaCl溶液（≤100mmol/L）不僅可以促進種子萌發，提高發芽率，還可以促進幼苗保持較好的生長狀態。

宇航四號朝天椒；辣椒；鹽脅迫；種子；幼苗

農業生產中不合理的施肥、灌溉等造成農田土壤次生鹽漬化，尤其是不合理的施肥，是造成土壤鹽漬化的重要原因之一［1-2］。農田土壤次生鹽漬化改變土壤的理化性質，如有機質、全氮、全磷、速效鉀、速效磷及堿解氮等的含量［3］。可溶性鹽中陰離子Cl-、CO2-3和陽離子Mg2＋、K＋（Na＋）是造成農田土壤次生鹽漬化的主要來源。植物體內鹽過多可破壞細胞膜的結構，傷害細胞內的酶，影響細胞生長代謝，進而引發植物機體代謝紊亂［4］，最終影響其產量和品質。

種子萌發和幼苗生長期是植物對環境脅迫較為敏感的時期，因此，研究脅迫條件下種子萌發與幼苗生長的特征可在一定程度上反映植物對脅迫的耐性［5-8］。長期以來，人們普遍認為Na＋是造成植物鹽害的主要因素。近年來許多研究表明，雖然高濃度的Na＋對植物有害，但植物的生長也需要一定量的Na＋，低濃度的Na＋對植物的生長不僅沒有危害，相反還有利于植物的生長［9］。一定濃度Na＋對植物生長有促進作用，但超過該濃度范圍則直接危害植株的生長發育。

辣椒屬一年生草本茄科作物，具有油脂和維生素含量高、適宜加工等特點。已成為全球普遍食用的重要食品和用途廣泛的農產品，被廣泛應用于食品、醫藥及化妝品生產［10-11］。中國是重要的辣椒生產國和主要消費國，其主產區已橫貫南北，品種多樣，年種植130萬hm2左右，年人均消費22kg，每年出口約5萬t［12］。朝天椒（Capsicumannuumvar.conoides）又名三櫻椒，屬茄科辣椒屬，是植株緊湊、椒果向上生長的簇生型小辣椒，具有晚熟、耐熱及抗病毒特性［13-14］。朝天椒的辣味強，是一種重要調味蔬菜，在我國大部分地區均有分布，具有悠久的種植歷史，一直受到農民的青睞，近年來發展很快，約占我國辣椒栽培面積的1/4［15］。宇航四號朝天椒系三雜品種，四川省自貢市世聰雜交辣椒研究所2012年引進國外單親與我國的地方品種七星朝天椒雜交育成，是抗病、高產的簇生朝天椒品種，一簇掛果高達20個以上，果形美觀，辣味較濃。目前為止，未見關于宇航四號朝天椒耐鹽能力的研究報道。為此，筆者于2015年采用采用單因素試驗方法，研究不同濃度NaCl脅迫對宇航四號朝天椒種子萌發和幼苗生長的影響，旨在為耐鹽辣椒新品種的選育和宇航四號朝天椒的合理種植、充分發揮其生態效益和經濟效益提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

宇航四號朝天椒種子購于重慶萬州區龍寶種子公司，產自四川省自貢市世聰雜交辣椒研究所。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗設7個處理，依次為去離子水（CK）、50mmol/L、100mmol/L、150mmol/L、200mmol/L、250mmol/L和300mmol/L的NaCl溶液。選取大小均勻、健康飽滿的宇航四號朝天椒種子，用75%的酒精表面消毒5min，再用蒸餾水清洗3次，用濾紙吸干種子表明的水分。隨機抽取處理好的種子100粒，均勻分布于鋪有4層紗布培養皿中。在不同處理培養皿中按設計分別加入去離子水或NaCl溶液20mL，每處理3次重復。加入NaCl溶液后在培養皿上劃線標記溶液位置，便于在培養過程中補充去離子水，以保證培養過程中NaCl溶液的濃度不變。然后，放置在光照培養箱內發芽，培養溫度為26℃/19℃，光/暗周期為16h/8h。

1.2.2 測定內容 1）生長指標。自發芽之日每天定時記錄其發芽數量，到第14天待萌發結束后，從每個培養皿中隨機選取20株幼苗，測量其根長、株高和鮮重。參照周建等［14-15］的方法計算發芽指標。2）生理指標。采用硫代巴比妥酸（TBA）比色法測定丙二醛（MDA）含量，蒽酮法測定可溶性糖含量，磺基水楊酸法測定脯氨酸的含量［16］。

式中，Gt表示在t日時的發芽數，Dt表示相應的發芽天數，NT表示種子總數，S表示鮮重（g）。

1.3 數據統計與分析

數據的處理分析采用Excel 2010和Spss 16.0軟件進行。

2 結果與分析

2.1 不同濃度NaCl脅迫種子的萌發勢

從圖1可見，不同NaCl處理宇航四號朝天椒種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數均呈低促高抑趨勢。

1）發芽率。種子發芽率是衡量種子質量好壞的重要指標，可以顯示種子胚的活性。隨著NaCl濃度的升高宇航四號朝天椒種子的發芽率呈先升高后降低趨勢，低濃度NaCl處理有助于提高種子的發芽率。50～200mmol/L NaCl處理種子的發芽率高于CK，并有顯著差異；而250mmol/L NaCl組與CK的發芽率沒有明顯差異，300mmol/L NaCl處理種子的發芽率遠遠低于 CK。其中，濃度50mmol/L處理種子發芽率最高，達99.67%，較CK提高14.34%；隨著NaCl濃度繼續升高種子發芽率明顯降低，當濃度升至300mmol/L時種子發芽率降至32.00%，較CK降低53.33%。

2）發芽勢與發芽指數。種子在失去發芽力之前已發生劣變，可從發芽勢或發芽指數反映，故二者較發芽率能更靈敏地表現種子活力。發芽勢和發芽指數的變化趨勢與發芽率相似，即隨著NaCl濃度的升高呈先升高后降低趨勢。50～150mmol/L NaCl處理種子的發芽勢高于CK，表現出顯著性差異。其中，100mmol/L NaCl溶液處理種子發芽勢達最高，為98.00%，較CK提高34.00%；隨著NaCl濃度繼續升高種子發芽勢降低明顯，達顯著差異。當濃度為200mmol/L時種子發芽勢僅為33.00%，在250mmol/L和300mmol/L時種子發芽勢分別為4.00%和0。除了50mmol/L NaCl處理種子發芽指數與CK沒有明顯差異外，其余NaCl處理種子發芽指數都與CK有明顯差異。種子發芽指數以50mmol/L NaCl處理最高，達80.59%，較CK提高30.07%；隨著NaCl濃度升高種子發芽指數明顯降低，當NaCl濃度為300mmol/L時種子發芽指數僅8.13%。

3）活力指數?；盍χ笖凳欠N子萌發質量的指標，綜合了種子發芽速率和生長量，因此能更好地表征NaCl脅迫下對種子萌發的影響。種子活力指數的變化趨勢與發芽率相似，即隨著NaCl溶液濃度的升高呈先升高后降低趨勢。不同濃度NaCl溶液脅迫下幼苗的活力指數與CK均呈顯著性差異。其中，當濃度為50mmol/L時種子活力指數達最高，為2.54%，較CK提高1.41%。隨著NaCl濃度升高種子活力指數明顯降低，當NaCl濃度≥200 mmol/L時種子活力指數為0。

2.2 不同濃度NaCl脅迫幼苗的根長、苗高和鮮重

從圖2可見，不同濃度NaCl處理宇航四號朝天椒幼苗的根長呈抑制趨勢，而苗高和鮮重呈低促高抑趨勢。

1）根長。NaCl脅迫對根長的影響較大。不同濃度NaCl溶液脅迫下幼苗的根長與CK比較均呈顯著性差異。濃度50mmol/L時幼苗平均根長為2.633cm，較CK短1.08cm，根長抑制率達29.19%；當NaCl濃度≥200mmol/L時，根的伸長完全受到抑制。

圖1 不同濃度NaCl脅迫宇航四號朝天椒種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數Fig.1 Germination rate，germination vigor and germination index and vigor index ofC.annuumvar.conoides（Space four）under NaCl stress at different concentrations

圖2 不同濃度NaCl脅迫宇航四號朝天椒幼苗的根長、苗高、鮮重及其抑制率Fig.2 Root length，seedling height，fresh weight and the inhibition rates ofC.annuumvar.conoides（Space four）under NaCl stress at different concentrations

2）苗高與鮮重。NaCl脅迫對苗高和鮮重的影響均呈低促高抑趨勢。除了100mmol/L NaCl處理幼苗的苗高與CK沒有明顯差異外，其余NaCl溶液脅迫下幼苗的苗高和鮮重較CK呈顯著性差異。在50mmol/L NaCl時幼苗的平均苗高和鮮重均達最高，分別為0.94cm和31.5mg，較CK分別提高0.16cm和9.05mg。隨著NaCl濃度增加苗高和鮮重明顯降低，當NaCl濃度為150mmol/L時，苗高僅0.33cm，抑制率達58.57%；濃度≥200 mmol/L時，芽的伸長完全受抑制；而濃度≥250 mmol/L時，鮮重增加受到嚴重抑制，抑制率達100%。

2.3 不同濃度NaCl脅迫種子發芽抑制率與幼苗生長抑制率的線性回歸

統計學中線性相關系數R2越大，則變量間的線性相關性越強。研究表明，NaCl溶液與宇航四號朝天椒種子發芽率、根長、苗高和鮮重之間存在線性關系，即y發芽抑制率＝16.52x-23.438（R2＝0.405 9），y根長抑制率＝0.347 3x＋16.933（R2＝0.849 4），y苗高抑制率＝0.452 8x-18.715（R2＝0.849 0），y鮮重抑制率＝0.465 3x-42.276（R2＝0.788 1）。其中，種子發芽抑制率的相關系數R2較低，說明，NaCl對發芽的抑制性弱，與濃度在50～250mmol/L時發芽率均在83%以上相一致。根長、苗高和鮮重抑制率的相關系數R2較高，說明NaCl對幼苗的根長、苗高和鮮重的抑制性強，即NaCl脅迫對幼苗的生長影響大，與NaCl濃度≥150mmol/L時幼苗生長受到嚴重抑制甚至完全停止生長一致。

2.4 不同濃度NaCl脅迫幼苗的生理指標變化

由于高濃度NaCl（≥150mmol/L）處理對幼苗生長的抑制，未能得到足夠的幼苗用于生理指標的測定，因此，采用低濃度時的數據進行分析。從圖3可見，不同濃度NaCl溶液脅迫下幼苗的MDA、可溶性糖和脯氨酸較CK均呈顯著性差異。濃度在50～100mmol/L時，播種14d幼苗的MDA、可溶性糖和脯氨酸含量均呈上升趨勢，其中，以CK最低，分別為1.78μmol/g、20.08mg/g和12.12μg/（g FW）；濃度100mmol/L處理的含量最高，分別上升至2.80μmol/g、27.69mg/g和19.31μg/g。說明，NaCl濃度與幼苗MDA、可溶性糖和脯氨酸含量呈正相關。

圖3 不同濃度NaCl脅迫宇航四號朝天椒幼苗的丙二醛（MDA）、可溶性糖和脯氨酸含量Fig.3 Contents of MDA，soluble sugar and proline content ofC.annuumvar.conoides（Space four）under NaCl stress at different concentrations

3 結論與討論

種子活力變化由發芽率、發芽勢和發芽指數等指標進行評價，其反映種子萌發速率、整齊度及出苗健壯的潛勢［17］，是判斷逆境脅迫下種子質量的重要指標。當NaCl濃度為0～250mmol/L時，宇航四號朝天椒種子發芽率能保持較高水平（≥83%），隨著NaCl濃度的增加（≥300mmol/L），發芽率明顯下降；NaCl濃度≥200mmol/L時，發芽勢和發芽指數顯著低于CK；活力指數在NaCl濃度≥150 mmol/L時較CK明顯降低，甚至為0。因此，在NaCl濃度≥150mmol/L時，發芽及出苗均較CK延遲。說明，高濃度NaCl脅迫影響宇航四號朝天椒種子發芽能力。

宇航四號朝天椒幼苗的根長變化與NaCl濃度呈負相關，而株高和鮮重均呈低促高抑趨勢。幼苗鮮重是生長狀況好壞的綜合指標，NaCl濃度為0～100mmol/L時，幼苗鮮重較CK高。說明，在該濃度范圍內幼苗生長較好。

不同鹽濃度對植物的生理代謝活動影響不同，高濃度鹽使植物正常生理代謝受到影響。逆境脅迫下，植物細胞膜半透性功能喪失，細胞膜脂過氧化加劇，細胞內積累膜脂過氧化產物丙二醛，含量越高細胞膜脂過氧化程度越深［18-19］。MDA是一種應用廣泛的氧化應激標志物［20］。試驗發現，隨著NaCl濃度的增加，幼苗的MDA含量上升，表明Na＋脅迫促進了生物自由基的發生，從而誘發膜脂過氧化作用，使細胞受到損傷［21-22］。

植物已經進化出各種機制適應非生物脅迫。植物對環境脅迫的適應往往與代謝的調整有關，如積累脯氨酸和可溶性糖［23-25］。脯氨酸和可溶性糖促進滲透調節和具有多種保護作用［26］，如分子伴侶穩定蛋白質的結構、氧化還原緩沖劑、壓力信號、清除活性氧和抗氧化系統的調節作用［27］。脯氨酸和可溶性糖能穩定亞細胞結構，促進細胞恢復。在植物中，脯氨酸和可溶性糖的積累與其耐受性呈正相關。幼苗的脯氨酸和可溶性糖含量隨著NaCl濃度的增加呈遞增趨勢，表明二者的保護效應逐步增強。但在高濃度（≥150mmol/L）NaCl溶液中，由于細胞受到嚴重損傷，脯氨酸和可溶性糖的保護作用逐步減弱，最終導致幼苗生長受到嚴重抑制，甚至死亡。植物耐鹽性受多基因控制并且反應過程極為復雜［28］，本試驗僅研究該品種辣椒鹽脅迫下生長指標、生理生化指標變化情況，鹽脅迫逆境條件是如何影響該品種基因表達以及耐鹽基因如何調控蛋白質做出抗鹽反應機制是下一步研究的目標。

生產實踐可根據低濃度NaCl能促進種子發芽率、發芽勢、發芽指數及活力指數的規律，在種子萌發時加入少量NaCl（≤100mmol/L），可促進種子萌發，提高發芽率，使幼苗保持較好的生長狀況。另外，可以根據某項生理指標準確判定種子和幼苗的健康狀態，進而采取相應的應對措施，以達保產增收的效果。

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（責任編輯：王 海）

Effects of Salinity Stress on Seed Germination and Seedling Growth ofCapsicumannuumvar.conoidesSpace Four

QIN Juan，WANG Yongjun，ZHANG Yunfeng，YANG Junnian，HU Tingzhang＊
（SchoolofLifeScienceandEngineering，ChongqingThreeGorgesUniversity，Chongqing404100，China）

In order to provide references for the selection and breeding of new salt-tolerant pepper varieties and the reasonable cultivation of pepper，the authors investigated the effects of NaCl stress at different concentrations on seed germination and seedling growth ofC.annuumvar.conoides（Space four）by the single-factor test method.The results showed as follow：1）The low concentration NaCl solution（≤100mmol/L）promoted the seed germination and seedling growth ofC.annuumvar.conoides（Space four），while high concentration NaCl solution（≥200mmol/L）significantly inhibited their seed germination and seedling growth.The seed germination rate，germination potential，germination index，vigor index and seedling fresh weight index of 100mmol/L NaCl treatment group were higher than CK respectively by 13.67%，34.00%，30.07%，0.69and 6.05mg.While those of 250mmol/L NaCl treatment group were less than CK by 2.33%，60%，27.57%，1.13and 22.45mg，respectively.2）After NaCl solution treatment for 14d，the contents of malondialdehyde，soluble sugar and proline in seedlings increased in varying degrees，those of 100mmol/L NaCl treatment group were higher than CK by 1.02 μmol/g，7.61mg/g and 7.19μg/g，respectively.In production practice，the low concentration NaCl solution（≤100mmol/L），not only can promote the germination of seeds，improve germination rate，but also maintain good growth state of the seedlings.

Capsicumannuumvar.conoides（Space four）；pepper；salinity stress；seeds；seedlings

S641.3；Q945.78

A

2016-03-24；2016-09-06修回

重慶市教育委員會科學技術研究項目“辣椒COI1基因的克隆和功能驗證”（KJ131101）；重慶市萬州區科學技術項目“利用LEA家族基因提高水稻抗逆性的分子育種技術”（201403063）；重慶三峽學院科學研究項目計劃資助項目“優質特色糯玉米新品種‘彩糯868’產業化技術集成與示范”（15PY03）

秦 娟（1991-），女，在讀碩士，研究方向：環境生物學研究。E-mail：1148084983＠qq.com

＊通訊作者：胡廷章（1965-），男，教授，從事植物分子生物學研究。E-mail：tzhu2002＠aliyun.com

1001-3601（2016）09-0377-0041-05